不过,巴比康并没有因众人的吹捧而沉湎于其中。他首先要做的事就是把他的同事们召集到办公室。在那里,经过一番讨论,他们一致同意将天文学的部分方案拿去咨询天文学家。一旦收到天文学家们的回信,就开始讨论机械装备问题。为了保证实验的成功,所有的细节都不会被忽略。
于是他们撰写了一份包含许多专业问题的笔记,寄给了位于马萨诸塞的剑桥天文台。剑桥正是以其天文台而举世闻名,并且它是美国另一所大学的所在地。那些声名显赫的科学家都聚集在那里。帮助邦德解析仙女座星云,帮助克拉克发现天狼星的那架功率强大的望远镜也在那里。这个著名的机构有足够的权威使大炮俱乐部相信他们。
两天之后,巴比康主席在心急火燎中终于收到了回信。以下是回信内容:
剑桥天文台台长致大炮俱乐部主席:我台收到您本月6日,以巴尔的摩大炮俱乐部全体会员的名义寄给剑桥天文台的尊函之后,立即召开会议,对于以下的提问,我们认真的研究过后做了详细的回应:
以下是你们提出的问题:
1.是否可以向月球发射炮弹?
2.地球和月球之间的确切距离是多少?
3.在足够初速的推动下,炮弹射程将持续多少时间?即使它能降落在月球上某一个特定地点,应该在什么时刻发射它?
4.什么时候,炮弹可以到达月球的最佳位置?
5.发射炮弹的大炮应该瞄准空中哪一点?
6.炮弹射出时,月球在空中的什么位置?
关于第一个问题:是否可以向月球发射炮弹?可以,只要能够使炮弹初速达到每秒一万两千码,就可以向月球发射炮弹。计算证明这个速度是足够的了。地心引力作用在物体离开地球时,与距离增加的平方成反比,也就是说,如果距离增变为原来的三倍,那么引力作用就是减少为原来的九分之一。所以,炮弹的重力迅速减少,最后当月球引力与地球引力正好抵消时,即达到射程的五十二分之四十七时,它的重力完全消失。在那个时刻,炮弹就会失重,它就会仅仅由于月球引力作用而落在月球上。理论上来讲是可以做到的。至于它最后能否试验成功,则取决于发射装置的能力。
关于第二个问题:地球与月球之间的确切距离是多少?
月球环绕地球的轨道是椭圆形,地球正好占据这个椭圆两个圆心中的一个。月球有时在远地点,有时在近地点。但是,在远地点的最大距离和近地点的最小距离之间的差距是相当大的,大到无法忽略。事实上,在远地点时,月球距离我们二十四万七千五百五十二英里,在近地点时,月球仅仅距离我们二十一万八千六百五十七英里,相差两万八千八百九十五英里,达到射程的九分之一。因此应该以近地点的距离作为计算基础。
关于第三个问题:在足够初速的推动下,炮弹射程将持续多少时间?为使它能降落在月球上某一个特定地点,应该在什么时刻发射它?如果炮弹能一直保持它射出时的每秒一万两千码的初速,达目的地只需要九小时。但是由于这个初速将不断地减慢下来,经过计算,炮弹到达地球引力和月球引力相抵消点时需要三十万秒钟,即八十三个小时二十分钟,然后再用五万秒钟从这个点降到月球上,即十三个小时五十三分二十秒。因此应该在到达月球上的瞄准点九十七个小时十三分钟二十秒之前把它发射出去。
关于第四个问题:炮弹到达月球的最佳位置出现在什么时候?
根据理论要求,应该首先选择近地点位置,同时通过天顶最高点的那一刻,这可以减少相当于一个地球半径的距离,即三千九百一十九英里。这样最终射程为二十一万四千九百七十六英里。不过,月球每个月经过近地点时,并不一定能通过天顶最高顶。这两个条件要想同时具备要有一个很长的时间间隔。因此必须等待近地点和最高点巧合那一刻。在明年12月4日月球将恰好同时具备这两个条件:午夜,它将在近地点,也就是说那时离地球最近,并且它将同时通过天顶最高点。
关于第五个问题:发射炮弹的大炮应该瞄准空中哪一点?
我们认为炮弹应该瞄准天顶最高点。这样,发射将垂直于地平线,炮弹就能更快地摆脱地球的引力。
要使月球上升到天顶最高点,这个地方的纬度应低于月球的赤纬,换句话说,它必须在南北纬0度至28度之间,在其他任何地点发射都会导致发射倾斜,这必然会影响试验的成功。
关于第六个问题:炮弹射出时,月球在空中的什么位置?
当炮弹射到空中那一刻,月球每天向前移动十三度十分三十五秒,因此发射角度是这个角度的四倍,即五十二度四十二分二十秒,这个角度正好符合在炮弹射程中月球的行走路径。但是,我们同样还要考虑到炮弹因地球自转偏向力而引起的偏差,炮弹在经过了相当于十六个地球半径的偏差之后才到达月球,从月球轨道上考虑,大约为十一度,因此我们必须把这十一度加入到刚才提及的月球离天顶最高点的距离,凑成整数为六十四度。因此,发射炮弹时,月球视线方位要与垂直线构成一个六十四度的角度。
这就是剑桥天文台就大炮俱乐部成员的问题所做出的答复。
简单地总结:
1.大炮必须安装在纬度介于南北0度至28度之间的地方。
2.大炮必须瞄准天顶最高点。
3.炮弹的初速必须达到每秒一万两千码。
4.必须在明年12月1日十点四十七分二十秒那个时刻发射。
5.发射后四天,炮弹将于12月4日午夜在月球通过天顶最高点时到达月球。
因此,大炮俱乐部的成员必须从现在着手准备这个试验所需的各项工作,必须做好在指定时刻发射的准备,因为如果错过12月4日,他们只能再等十八年十一天才能再一次碰到月球既位于近地点又能通过天顶最高点这两个条件。
剑桥天文台随时准备回答有关天文学理论方面的问题,并同整个美国一起祝你们成功。
剑桥天文台台长 J.M.贝尔法斯特
剑桥天文台
10月7日